为什么不是每一次满月都会发生月食？

对于育才华小2014年UPSR预试B组第4题，可能有一些同学无法想象满月时怎样会发生月食的。

图1：摘自育才华小2014年UPSR预试B组第4题

首先我们应该了解太阳系里，八大行星和月球的轨道。

太阳系里，八大行星的轨道平面几乎都是重合的，意思就是几乎都在同一个平面（水星的轨道平面与地球的轨道平面相差最大）。

月球和轨道和大部分其他行星的天然卫星不一样，月球绕地球运转的轨道面（白道面）接近地球公转的轨道面 / 假设太阳绕地球运转的轨道面（黄道面），白道面相对于黄道面的倾斜角度只有5.1°。

图2：图片摘自维基百科

我们知道，当月食发生时，太阳、地球和月球恰好或者几乎在同一条直线上（地球位于太阳和月球之间，而光线沿着直线传播，月球进入地球的阴影 / 本影形成月食），因此月食必定发生在满月的晚上，例如在农历十五或十六。

地球阴影位于黄道面内，黄道面与白道面有时候并不重合（如之前所说，黄白道面交角约5.1°）；大多数满月时，月球不在黄道面内，而是偏北或偏南，不在地球阴影内，因此并不是每个满月时，都发生月蚀。每年全球至少发生两次月蚀。

图3：从侧面观察月球的位置

进一步来看，月球交点（图2的升交点和降交点）是月球的轨道交点，它是月球轨道在天球上（天球，Celestial sphere，是在天文学和导航上假想出的一个与地球同圆心，并有相同的自转轴，半径无限大的球。）穿越过黄道的位置。升交点是月球穿越黄道进入北方的点，降交点是穿越黄道进入南方的点。

日食与月食的发生只会在交点的附近： 当新月的时候经过交点附近会发生日食；而在满月的时候经过交点附近会发生月食。一次日食或月食的发生，月球与交点的距离必须小于15°


延伸阅读：
1. 太阳的故事（四）日食：既寻常又稀有的奇观
2. 月全食，怎么看才过瘾？

参考资料：
1. http://zh.wikipedia.org/wiki/月食
2. http://zh.wikipedia.org/wiki/月球軌道
3. http://zh.wikipedia.org/wiki/月球交點
4. http://zh.wikipedia.org/wiki/黃道面

地心有多热？

图片摘自时光网

电影〈地心毁灭〉（The Core, 2003）中，地球核心突然停止转动，导致电磁场磁力消减，世界各地接二连三发生离奇灾难。经过全球科学家讨论后，发现唯一的解决方法，就是在地球中心引爆核子炸弹，令地核磁场重新推动。为了避过今次灾难，最年轻的太空人冒着生命危险，驾驶人类第一艘「潜地艇」，与一群科学家深入地核拯救地球。

问题在於地心的温度究竟有多高？

首先让我们稍微了解地球的每一层：

图片摘自维基百科

地球的表层是地壳（qiào）。地球、月球、水星、金星和火星的地壳大部分都是由岩石组成的，而地球的地壳平均厚度大约17公里。地壳的质量只占全地球大约0.2%，可以分为大陆地壳和海洋地壳两种。

地壳下面就是地幔，厚度大约2900公里，占了地球体积83%，以及地球质量的68%。地幔主要也是岩石组成。

地幔下面的地球核心有内外二层：内核心是固态铁，外核心是液态铁。整个地核的半径大约3470公里。科学家分析地震波，可以判断液态核心与固态核心的厚度，但是无法知道温度。科学家估计，外核心的压力高达130万大气压，温度在摄氏4,000度以上。内核心由於温度、压力更大，因此铁是固态。根据一个流行的理论，地球内外核心的温度差异导致的热运动，加上地球自转，形成产生地球磁场的发电机。

一个法国科学研究团队发现地心的温度高达摄氏6,000度，比过去估计的高出1,000度。

估计地球核心的温度，是在实验室测量铁在各种压力下的熔点。这个实验遇到的难题不少，因为科学家必须谨慎控制温度、压力，不让铁在高压高温时发生化学变化，还要准确判断铁在高温及高压情况下熔化的跡象，都非常困难。

这个法国科学研究团队测量到铁在220万大气压下的熔点是摄氏4,800度，然后以外插法（一种数学算法）算出330万大气压下的熔点，那正是液态核与固态核交界处的压力。结果是摄氏6,000 ± 500度，比20年前一个德国科学家团队算出的数值高出摄氏1,000度。

若要制造电影〈地心毁灭〉中的「潜地艇」，这艘「潜地艇」的外壳必须能够抵抗摄氏6500度的高温（比太阳表面的温度 —— 摄氏5500度还要高），还要能抵抗330万大气压的压力。这，现实中有可能制造这么一艘「潜地艇」吗？到底要用什么材料制造呢？

文章摘自：
1. http://scitechvista.most.gov.tw/zh-tw/Feature/C/0/14/10/1/1241.htm

本文摘录原文后经过增删与改动，与文章相关的参考资料请看原文。
参考资料：
1. http://zh.wikipedia.org/wiki/地殼
2. http://zh.wikipedia.org/wiki/地幔
3. http://zh.wikipedia.org/wiki/地核
4. http://movie.mtime.com/10477
5. http://zh.wikipedia.org/wiki/太阳

蛇

「我的寂寞是一条蛇，静静地没有言语。」—— 冯至〈蛇〉

蜥蝪和蛇大家应该都看过，至少家裡墙角总有小壁虎来来去去。蜥蝪和蛇虽然一个有脚一个没脚，但是在分类上它们都分在爬虫类有鳞目（Squamata），都来自同样的祖先。

不过这个祖先怎么演化出这么多种陆生水生蛇类及蜥蝪，一直以来都没有完全被研究清楚。纽约州立大学石溪分校（SUNY Stony Brook）的研究团队做了个惊人创举，第一次从 161 个有鳞目代表性物种中解读 44 种基因序列，再以这个庞大的资料库重建了至今最可信的有鳞目演化树（演化树是达尔文在他的红色笔记本以分枝系统画出物种祖先至后裔的演变，演化树可以用来解释物种之间的关系）。

在这个演化树里他们有个惊人发现：现在我们看到的蛇都是盲蛇（盲蛇的眼睛被鳞片覆盖或者已经退化，是世界上最小的蛇，主要以蚂蚁或白蚁为食物）的后代。盲蛇住在地底下，所以蛇的祖先们很可能是从地底下会逐渐攻上地表世界，慢慢呈现今天在陆地，湖泊，海洋，树林里出现的可观多样性。

这篇研究报告的作者 J. J. Wiens 教授在访谈中也提到，蛇的体型一律是长长的身、短短的尾，这种体型只有在某些也住在地底的蜥蜴才看得到，所以这种体型设计应该是从地下祖先那里遗传得到的特征。

蛇有细长的身体，身体上有鳞片，还有不时吐出带有尖锐分岔的蛇信。那么，蛇为何吐舌？舌又为何分岔为信？

对於蛇信，数千年来，存在许多不同的论述。亚里斯多德认為，分岔的蛇信可以提供蛇类双倍的味觉，使他们在摄取猎物时得到双倍的喜悦；义大利天文学家Giovanni Hodierna则认为，蛇信是用来清理蛇身的工具；到了17世纪，一些作家声称，他们目击了蛇运用蛇信的分岔来补捉昆虫和动物。直至今日，仍有很多不同关於蛇信的传说与见解，但到底什么才是它真正的功能呢？

康乃狄克大学（University of Connecticut）的演化生物学家Kurt Schwenk，花了20年的时间针对蛇信的功能进行研究分析，他认为蛇信对於蛇来说，最大的作用便是作為「气味捕捉器」，当蛇不时吐舌并转头摇晃蛇信，蛇信便可以收集空气中的化学物质，使蛇类追踪猎物或是寻找交配对象。要注意的一点是，蛇信上并没有接收物质的受器，它仅仅是「捕捉」气味的载体，本身并没有感受气味的功能。

蛇信藉由每次吐舌，将外界的化学物质带入口中。在口腔内，蛇信并不会主动将收集来的化学物质带到受器上，而是单纯地将它们累积在口腔底侧，当口腔闭紧，位於口腔上侧的梨鼻器（vomeronasal, 又称Jacobson’s Organ，具备嗅觉受器）便可以接触到这些物质，进一步传送讯息至脑部。

了解了为何吐舌，那蛇信又为何分岔呢？

蛇信上的分岔，可以帮助蛇在一次吐舌过程中得到更广范围的气味资讯，感知三维空间的物质的浓度与其变化，当蛇类摇晃头部，随之摆动的蛇信便可以获得更大区域的物质接收空间，提高侦查效率。具体来说，蛇信可以有效应用在蛇类追踪猎物或是寻找交配对象的过程上：当蛇追踪气味或费洛蒙（费洛蒙是动物传递讯息以进行沟通时释放的化学分子，例如一只工蜂会释放特殊的费洛蒙以吸引它的同伴进入某个地方）前进时，蛇信会不时吐出以确保行进方向，一旦蛇信的其中一端分岔没有捕捉到化学物质或是感受到物质浓度较低时，蛇便会转往浓度高的另一端的方向，以便准确地追踪；若是两端的分岔同时失去气味讯息，蛇便会大幅度摇晃头部与舌头，直到他们能重新定位气味方向。

当蛇追踪气味时，可以直接将蛇信触碰地面，获得残留在地表上的资讯；或者，它们也可以将蛇信在空中挥舞，藉由来回摆动，在头部周围产生许多空气的小旋涡，这些小旋涡可以留住原本在空气中易随风飘散的化学物质，使蛇信能够重复捕捉到它们，维持好的追踪效果。

文章摘自：
1. http://pansci.tw/archives/28068
2. http://pansci.tw/archives/64369

本文摘录原文后经过增删与改动，与文章相关的参考资料请看原文。
参考资料：
1. http://www.baike.com/wiki/盲蛇
2. http://web2.nmns.edu.tw/PubLib/NewsLetter/98/258/a-2.pdf
3. http://zh.wikipedia.org/wiki/信息素
4. http://zh.wikipedia.org/wiki/盲蛇科